Value Clips を使おう(基本構造編)

USD は、コンポジションアークをりようして、複数のレイヤーから１つのシーングラフを作ることができますが、それだけだとあるアトリビュートの TimeSample される値はもっとも強いレイヤーの値になるため、時間方向に複数のレイヤーを合成するといったことができません。（サブレイヤーやリファレンスで、時間のオフセットやスケールはできる）

そういった場合に、より柔軟に対応できるようにする機能が「Value Clip」という機能です。

USD の Value Clip とは、様々なアトリビュートの TimeSampling、つまりはアニメーションを使用するときに、レイヤーを複数のファイルに分割してビデオ編集ツールのように、結合することができます。

これがどういうときに使えるかと言うと、

Crowd/BackGround 複数のキャラクターに対して適応する Clip を作成してシーケンスやサイクルを組んでさまざまなパターンを作りたい場合
１つのフレームが超巨大なデータの場合

などが、公式の Grossaryで例として挙げられています。

これだけだとよくわからないので、サンプルを確認しながら構造を確認してみます。

ValueClip の基本構造

ValueClip は、大きく分けると３つの要素で構成されています。１つがめ Stage、いわゆるアニメーションをさせたい Prim が存在するレイヤーです。２つめが Clip、これは Stage のある Prim のアトリビュートに対して指定する値を持つレイヤーです。３つめが Manifest、Manifest はある Clip のうち、実際に Stage の Prim に対して反映させるアトリビュートを指定するためのレイヤーです。

まずはシンプルな Cube1 つがあるレイヤーを作成します。

#usda 1.0
(
    endTimeCode = 30
    startTimeCode = 1
)

def Cube "TestModel" ()
{
    float3 xformOp:rotateXYZ
    uniform token[] xformOpOrder = ["xformOp:rotateXYZ"]
}

ValueClip は、TimeSampling いわゆるアニメーションのための機能なので startTimeCode endTimeCode を指定する必要があります。

今の段階ではなんのアニメーションもありません。これに対して ValueClip を指定します。

まずは Clip を作ります。

#usda 1.0

def "RotateAnimation"
{
    float3 xformOp:rotateXYZ.timeSamples = {
        0: (0, 0, 0),
        30: (0, 359, 0)
    }
}

Prim に対して、Rotate するアニメーションが指定されています。

次に、Manifest を作ります。

#usda 1.0
def "RotateAnimation"
{
    float3 xformOp:rotateXYZ
}

Manifest は、構造的には Clip のレイヤーと構造は同様ですが、こちらには実際の値は持たず、「TimeSample したいアトリビュートのみ」が記載されています。

Manifest とはなんのために存在しているかというと、複数の Clip を使用して合成したい場合、どのアトリビュートをサンプリングするかを決めるためには、すべての Clip を参照しなければなりません。そうではなく、どのアトリビュートをサプリングがどうかを判断するための材料として使用されます。 Clip に TimeSampling があるアトリビュートがあったとしても、この Manifest にアトリビュートがなければ、ValueClip は動きません。つまりはこの Manifest が Prim のうち「どれを実際に使うか」選ぶためのレイヤーとして機能します。

準備はできたので、この Clip と Manifest を使うようにします。

#usda 1.0
(
    endTimeCode = 30
    startTimeCode = 1
)

def Cube "TestModel" (
    clips = {
        dictionary default = {
            double2[] active = [(1, 0)]
            asset[] assetPaths = [@d:/work/py37/USD/clip/rotate.usda@]
            asset manifestAssetPath = @d:/work/py37/USD/clip/manifest.usda@
            string primPath = "/RotateAnimation"
        }
    }
){
    float3 xformOp:rotateXYZ
    uniform token[] xformOpOrder = ["xformOp:rotateXYZ"]
}

assetPaths というのが、Clip レイヤーのことで、 primPath とは、Clip 内のどの Prim を Clip の対象にするか？という情報になります。 active は、今のステージのフレームのときにどの Clip を使うのか？という情報です。この場合は、１フレームから rotate.usda を使う...というふうに書かれています。

ValueClip は、他のコンポジションと違い、メタデータとして書かれているというのも特徴です。

その結果。 Clip のレイヤーにあるアニメーションが、TestModel に適応されたのがわかります。ですが、これだけだと１つの Clip が読み込まれただけなので普通にコンポジションしたのとあまり違いがありません。

次に、複数の Clip を使用してみます。

#usda 1.0

def "RotateAnimation"
{
    float3 xformOp:rotateXYZ.timeSamples = {
        0: (0, 0, 0),
        30: (0, 0, 359)
    }
}

さっきとは違い、Z 軸で回転します。

#usda 1.0
(
    endTimeCode = 30
    startTimeCode = 1
)

def Cube "TestModel" (
    clips = {
        dictionary default = {
            double2[] active = [(1, 0),(2, 0),(3, 0),(4, 0),(5, 0),(6, 1),(7,1),(8, 1),(9, 1),(10, 1)]
            asset[] assetPaths = [@d:/work/py37/USD/clip/rotate.usda@,
                                  @d:/work/py37/USD/clip/rotate_2.usda@]
            asset manifestAssetPath = @d:/work/py37/USD/clip/manifest.usda@
            string primPath = "/RotateAnimation"
        }
    }
){
    float3 xformOp:rotateXYZ
    uniform token[] xformOpOrder = ["xformOp:rotateXYZ"]
}

Clips を書き換えます。 Z 軸回転するレイヤーを assetPaths に追加して、 active で、今の CurrentTime のときにどのレイヤーを使うかを指定します。今回は１～ 5 までは Y 軸回転、6 ～ 10 が Z 軸回転をするレイヤーを読むようにしました。

結果。時間方向に、参照するレイヤー（Clip）が変わっているのがわかるかと思います。

usdview をみると、Clip を使用しているアトリビュートの Layer Stack を見ると Clip のレイヤーが表示されているのがわかります。

CurrentTime を移動して再度確認すると、LayerStack のレイヤーも変わっています。

Template

上の例だと、参照先の Clip は、CurrentTime と assetPaths の Index によって紐付けされていました。そうではなく、 clip.#.usda のように、CurrentTime の(あるいはマッピングされた)数字の Clip のレイヤーを参照しにいくようにするのが Template です。

#usda 1.0
(
    endTimeCode = 4
    startTimeCode = 1
)

def "TestModel" (
    clips = {
        dictionary B = {
            asset manifestAssetPath = @d:/work/py37/USD/manifest.usda@
            string primPath = "/ModelB"
            string templateAssetPath = "d:/work/py37/USD/clip/B/clip.#.usda"
            double templateEndTime = 4
            double templateStartTime = 1
            double templateStride = 1
        }
    }
)
{
    double a
}

Template の場合でも、Manifest と Clip は共通ですが、Clip を読み込む Prim の構造が変わります。 assetPaths で、配列で指定していたところが templateAssetPath に対して name.#.usda のように、数字部分を # で書き表した Path で指定し、その Template のどの範囲を Clip として読み込むかをを startTime,endTime で指定します。

このようにすると、CurrentTime が１なら clip.1.usda の Clip を参照...といったような使い方ができます。これは、最初にあげられた使用例のうち巨大なデータを扱う場合などに、全フレームを別レイヤーとして作成したい場合などに使いやすいのではないかと思います。

まとめ

というわけで、まずは基本的な構造からみてきましたがこれを使えば、アニメーションのデータをアトリビュート・フレーム単位で別レイヤーとして作成できるというのがわかりました。

これを使えば、レイヤーの構造の自由度があがる（＝複雑化する）気がしますがじゃあ他のコンポジションと組み合わさった時にどうなるか複数の Clip を使った場合はどうなるかなど、より詳しいことはまた次回。

ValueClip の基本構造​

Template​

まとめ​

ValueClip の基本構造

Template

まとめ