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走马观花

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  • 我将USD在Linux中依赖的文件和脚本放在了我创建的QQ群里，我们的QQ群是“上海USD研究小组”。加入本小组，可以快速地在USD中上手解决编译问题，以及快速得到同行的响应。
    上海USD研究小组

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  • 努力.gif
    上次在Linux中编译USD，使用的是比较基本的编译选项，最多只包括了UsdView。在动画中有一个大头就是材质的部分。如果是只有USD核心的话，如何和第三方插件做有关材质的交互呢？其实只有一个方式，那就是在Maya中使用pxrUsdPreviewSurface材质。这个方式对于从Maya - Arnold这样的流程，是远远不够用的，使用者可能更加倾向于使用Arnold材质，从而更加具有表现力。

    MaterialX提供了一个选项。MaterialX是Autodesk和The Foundry合作的一个库，它提供了Arnold和USD中材质的一个桥梁。在Arnold中作为一个operator存在，而在USD中是提供文件表现支持的。但是要在USD中支持这个，还需要设定选项强行让其参与编译。

    同时为了支持更多颜色空间的支持，我们需要让USD启用OpenColorIO的支持，为了支持比较全的图片格式，我们需要让USD启用对OpenImageIO的支持。而在编译的过程中，会出现一些错误，稍后我会介绍如何解决这些错误的。

    前提条件：Linux中安装Maya和PySide2。其实Maya自带了PySide2，不安装PySide2也可以。如果你没有Maya的需求，就需要通过pip命令安装PySide2。安装方法在这里。如果你打算使用Maya并且配置usdMaya插件，推荐使用Maya的PySide2。有关Maya安装的方法在这里。

    编译USD带这些功能，需要在编译参数中，把这些功能都启用才行。并且传输的参数要比默认的要多不少。
    下面是我编写的编译USD的参数：

    python $usdDir/build_scripts/build_usd_local.py \ -j 4 \ -v \ --openimageio \ --opencolorio \ --alembic \ --hdf5 \ --draco \ --build-args USD,"-DPYSIDE_USE_PYSIDE2=TRUE \ -DPYSIDE_BIN_DIR=/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/PySide2 \ -DBOOST_LIBRARYDIR=~/Develop/USD_build_19_11/src/boost_1_55_0 \ -DMAYA_EXECUTABLE=/usr/autodesk/maya2018/bin/maya.bin" \ OpenImageIO,"-DOCIO_PATH=~/Develop/USD_build_19_11/src/OpenColorIO-1.1.0" \ OpenColorIO,"-DCMAKE_CXX_FLAGS=-Wno-error" \ --materialx \ --maya --maya-location /usr/autodesk/maya2018 \ ~/Develop/USD_build_19_11

    这里尤其注意的是可以通过--build-args来对每一个编译的模块都设定需要的参数。这是不更改内部代码并且得到顺利本地编译的好办法。
    感兴趣的你可能注意到，我用python编译的是build_usd_local.py文件，而不是默认的build_usd.py。这是因为我在编译的过程中，1、要从github中下载很多的压缩包，github在国内访问很慢，需要其它方法缓存到本地，并且把url改为本地路径。
    2、在编译OpenColorIO的过程中出现的了编译的错误，因为在gcc7.3中，支持将警告视为错误的参数，也就是-Werror参数，导致一些没有用到的函数由警告转为错误，从而编译不过（这在gcc4.8不会出现错误）。解决方法就是对OpenColorIO的CMakeLists.txt文件打patch，去掉这类的参数。幸运的是``build_usd.py```提供了打patch的函数，很方便地修改从第三方下载的编译脚本。

    有关在build_usd_local.py文件打patch的地方是这样的：

    atchFile("src/core/CMakeLists.txt", [("set(EXTERNAL_COMPILE_FLAGS \"${EXTERNAL_COMPILE_FLAGS} -Werror\")", "# set(EXTERNAL_COMPILE_FLAGS \"${EXTERNAL_COMPILE_FLAGS} -Werror\")")])

    最终很顺利地，就可以将USD编译成功了。

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  • 在Maya 2018安装了之后，还会出现很多的错误：比如说在脚本编辑器中会出现这个：

    file /usr/autodesk/maya2018/lib/python2.7/site-packages/maya/app/general/mayaMixin.py line 35: libpyside2.so.2.0: cannot open shared object file: No such file or directory, No module named PyQt4.QtCore

    这是因为Maya里面有一个文件叫做mayaMixin.py，判断系统是否有PySide或者是PySide2。不用担心一定要安装PySide。网上有人说遇到了No module named PyQt4.QtCore需要执行下面的操作：

    sudo apt install python-qt4

    但是我查找了mayaMixin.py的35行，发现它是先寻找是否有PySide2，如果没有PySide2才会去找PySide。其实Maya 2018默认带了PySide2，因此我们只需要编写一个运行Maya的脚本，设置好环境变量，就可以让这个问题消除了。所以我果断卸载了python-qt4。

    sudo apt remove python-qt4

    #!/bin/sh export PYTHONPATH=usr/autodesk/maya2018/lib/python2.7/site-packages:$PYTHONPATH export LD_LIBRARY_PATH=/usr/autodesk/maya2018/lib:$LD_LIBRARY_PATH /usr/autodesk/maya2018/bin/maya.bin

    把这个脚本放在桌面上吧。

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  • 最近在研究怎样让USD支持Maya类似的约束功能。目前初步得到了成功。当一开始遇到这个问题的时候，我还是转向了github，问问官方人员有没有相关现成的方案，或者是有没有计划怎么做。不过我在这个issue中得知，官方并没有立即支持Maya的约束，目前只能用到的是ConstraintTarget特性。所以很遗憾地暂时没有办法使用官方的建议了，只能自己做USD的约束了。😞 😱

    不过好在USD的基础设施还比较好，我开始研究USD的约束，希望在USDView中得到类似Maya的效果。在上一篇文章中，我介绍了一种通过Schema生成cpp文件的方法，事实上，大部分基于USD的项目，都是用到了这个方便的方式快速拓展原型，并且在此基础上添加功能。

    不过USDView的功能，变得更加复杂了。我尝试了很多方案。首先参考的是USDView的通知机制。首先在USDView中打开interpreter，然后看到交互式Python界面（虽然还是有点丑）：
    interpreter在USDView中

    然后输入下面的脚本，用来测试：

    stage = usdviewApi.stage pipe = stage.GetPrimAtPath( '/pPipe' ) UsdGeom.XformCommonAPI( pipe ).SetTranslate( ( 1, 3, 1 ) )

    这个脚本是用来让名为pPipe的物体移动到世界坐标1, 3, 1中的。但是如果你用Visual Studio 2017调试它，会发现一条比较严谨并且漫长的调用路线：
    XformCommonAPI -> UsdGeomXformOp -> UsdStage -> SdfLayer -> SdfChangeBlock -> Sdf_ChangeManager -> TfNotice -> UsdImagingDelegate

    这里有一个很重要的点，就是在UsdImagingDelegate在TfNotice中注册了一个处理函数_OnUsdObjectsChanged，所以一旦场景的属性更改了，都会触发_OnUsdObjectsChanged函数。所以我根据这个特性，创建了usdRigImaging模块，位置在USD\qtdream\usdImaging\lib\usdRigImaging中。这其中很重要的一个类是UsdRigImagingConstraintAdapter，并且在构造函数注册了TfNotice的回调函数。一旦场景发生变化了，我让约束本身感知被约束的物体，进行同步的更新。当然了，Maya本身是支持多个物体约束一个物体的，并且给出了一个权重的信息。其实约束的算法就是各个约束的加权平均数。因此要通过一个for循环对所有的约束物体计算平移变化，再加权平均，即可得到效果。核心的代码在这里：

    void UsdRigImagingConstraintAdapter::_OnUsdObjectsChanged( UsdNotice::ObjectsChanged const& notice ) { const UsdNotice::ObjectsChanged::PathRange& fields = notice.GetChangedInfoOnlyPaths( ); TF_FOR_ALL( it, _constraints ) { UsdRigConstraint constraint( *it ); std::vector<int> constrainedIndices; VtArray<SdfAssetPath> targets; constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets ); for ( int i = 0; i < targets.size( ); ++i ) { SdfPath targetPath( targets[i].GetAssetPath( ) ); TF_FOR_ALL( field, fields ) { if ( targetPath == field->GetPrimPath( ) ) { constrainedIndices.push_back( i ); } } } TF_FOR_ALL( constrainedIndex, constrainedIndices ) { _ApplyConstrainEffect( constraint, *constrainedIndex ); } } } void UsdRigImagingConstraintAdapter::_ApplyConstrainEffect( const UsdRigConstraint& constraint, int constrainedIndex ) { const UsdPrim& constraintTarget = _GetConstraintTarget( constraint ); const UsdPrim& target = _GetTargetAtIndex( constraint, constrainedIndex ); UsdTimeCode time = UsdTimeCode::Default( ); UsdGeomXformCommonAPI ctAPI( constraintTarget ); GfVec3d translation( 0, 0, 0 ); target.GetAttribute( TfToken( "xformOp.translate" ) ).Get( &translation ); GfVec3d initialTranslation = _initialTranslationMap[target.GetPrimPath( )]; double weight = _GetWeightAtIndex( constraint, constrainedIndex ); GfVec3d finalTranslation = ( translation - initialTranslation ) * weight; ctAPI.SetTranslate( finalTranslation ); } void UsdRigImagingConstraintAdapter::_PopulateOnConstraint( const UsdPrim& prim ) { UsdStageWeakPtr& stage = prim.GetStage( ); _constraints.push_back( prim ); UsdRigConstraint constraint( prim ); VtArray<SdfAssetPath> targets; constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets ); TF_FOR_ALL( tit, targets ) { SdfPath targetPath( tit->GetAssetPath( ) ); GfVec3d translation; const UsdPrim& target = stage->GetPrimAtPath( targetPath ); target.GetAttribute( TfToken( "xformOp:translate" ) ).Get( &translation ); std::pair<SdfPath, GfVec3d> translationPair = std::pair<SdfPath, GfVec3d>( targetPath, translation ); _initialTranslationMap.insert( translationPair ); } } UsdPrim UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetConstraintTarget( const UsdRigConstraint& constraint ) { SdfAssetPath constraintTargetPath; constraint.GetTargetAttr( ).Get( &constraintTargetPath ); return _GetPrimAtPath( constraint, SdfPath( constraintTargetPath.GetAssetPath( ) ) ); } UsdPrim UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetTargetAtIndex( const UsdRigConstraint& constraint, int constraintIndex ) { VtArray<SdfAssetPath> targets; constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets ); return _GetPrimAtPath( constraint, SdfPath( targets[constraintIndex].GetAssetPath( ) ) ); } UsdPrim UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetPrimAtPath( const UsdRigConstraint& constraint, const SdfPath& path ) { UsdStageWeakPtr& stage = constraint.GetPrim( ).GetStage( ); return stage->GetPrimAtPath( path ); } float UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetWeightAtIndex( const UsdRigConstraint& constraint, int constraintIndex ) { VtArray<float> weights; constraint.GetWeightsAttr( ).Get( &weights ); float weight = weights[constraintIndex]; weight = weight / weights.size( ); return weight; }

    在内部的一个测试场景中，我们针对pPipe物体做出了平移变换，被约束的物体也同步地变换。

    对USD的二次开发感兴趣？或者是想要让你的三维软件添加USD的导入导出支持？可以找我们，我们研究USD很深入哦。
    上海USD研究小组

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