Sechs Mythen zum OpenUSD-Standard: Die USD-Z-Akte

Sie sind keine gewöhnlichen Ermittler: Eine rothaarige Frau, ruhig und skeptisch, rührt in ihrem Kaffee. Ein Mann, überzeugt, dass hinter jedem Dateiformat mehr steckt als nur Code, nippt an seinem Tee.

Zwischen ihnen liegen ausgedruckte Screenshots, Forenbeiträge, technische Spezifikationen ... Spuren eines Rätsels. Mythen, Fehlinformationen, widersprüchliche Wahrheiten. Mit jeder Zeile tauchen sie tiefer in ein digitales Labyrinth.

Die Akte trägt den Namen eines Dateiformats, das verspricht, Effizienz und Wahrheit zu verbinden und doch so oft missverstanden wird: Die "Akte USDZ".

Passend zum Titelbild eine kleine Akte-X-Einstimmung in die heutige Ausgabe. Spaß beiseite ...

Warum sollte sich jeder aus Marketing & Sales mit diesem 3D-Datenformat beschäftigen?

Effizienz, Kosteneinsparung und Datensouveränität: Dies sind die drei zentralen Vorteile, warum ich mich seit Anfang 2017 in meiner Rolle als Verkaufsleiter / Geschäftsführer mit so einem "technischen" Thema zu beschäftigen begann.

Effizienz fängt damit an, dass Kunden nicht mehr mehrere Dienstleister für 3D-Werbegrafik, Software-Simulation vor der Inbetriebnahme, Website-3D und Augmented Reality benötigen.

Unnötige, mehrfache Datenaufbereitung ist eine Kostenfalle für viele Mittelständler, die locker vermieden werden kann durch eine Vereinheitlichung der Aufbereitung (Master-Dateiformat) und ergibt somit eine Kosteneinsparung.

Reales Fallbeispiel eines unserer Kunden vor Beginn unserer Zusammenarbeit: Ein interner Mitarbeiter überarbeitet die CAD-Daten, erstellt daraus statische 3D-Renderings und einfache Kamerafahrten in Unreal. Ein externer Dienstleister nutzt dieselben Daten erneut, wandelt sie in Unity um, um eine SPS-Simulation der Anlage zu erstellen. Für die Website folgt eine weitere Aufbereitung, für Apple-AR ein zusätzliches Format. Spätestens beim „Digitalen Zwilling“ existieren mehrere Varianten desselben Datensatzes, jede einzeln aufbereitet, jede mit eigenem Aufwand. Fünf Dateiaufbereitungen statt einer Master-Datei für alle weiteren Zwecke.

Alternative / Vorteil: Mit einem einheitlichen Master-Dateiformat wie OpenUSD lässt sich dieser Prozess vereinfachen: Von CAD zu OpenUSD und von dort aus, falls nötig, in weitere Formate oder an verschiedene Dienstleister. Die Basisarbeit wird nur einmal erledigt, bleibt konsistent und erspart Zeit, Kosten und Abstimmungsfehler.

Datensouveränität: Viele Dienstleister erfordern eine Dateninkompatibilität oder ein Dienstleister-Lock-In-Effekt. Wir geben bei unseren Kunden die fertigen 3D-Daten heraus, denn nur so kann so ein Lock-In vermieden werden. Durch den Einsatz von offenen Standards können so Dienstleister und Software einfach gewechselt werden.

Noch weiter gedacht: Da es kein US-Software-Anbieter wie z.B. Unity oder Unreal sein muss, bei dem die Daten auch schnell in deren Cloud-Diensten landen könnten, ist auch hier eine rein nationale oder lokale Lösung möglich.

Grund genug sich als Marketing- & Sales-Verantwortliche Person mit diesem Thema zu beschäftigen. Wer nun eine knappe, technische Erklärung zu OpenUSD haben möchte, hier ein paar Zeilen bei einer Tasse Tee oder Kaffee. #TLDR

Was ist OpenUSD?

OpenUSD (Open-Universal Scene Discription) mit dem Dateiformat USDZ ist ein Standard für 3D-Dateien mit Animation -und Interaktion*- direkt in einer Datei. Ursprünglich „erfunden“ von der Animationsfirma Pixar ist es nun ein internationales Open-Source-Projekt der „Alliance of USD" (AOSUD) unter Verwaltung der Linux Foundation. 

Der AOUSD haben sich inzwischen viele deutsche Industrieunternehmen wie SIEMENS, VW, BMW und Co. angeschlossen. Natürlich gehören auch US-Konzerne wie z.B. Pixar, Apple, NVIDIA oder Google der AOUSD an. Die Liste umfasst weltweit über 2.000 Unternehmen. Keine kleine Nischenlösung, sondern eine breite Zukunftsallianz.

Hinweis: Wir sind seit dem Start Mitglied in der AOUSD, im Metaverse Standards Forum und unterstützen seit 2017 die USDWG (USD Working Group).

Ergänzung: Was unterscheidet USDZ von anderen 3D-Formaten wie zum Beispiel einer OBJ- oder STEP-Dateien?

Viele herkömmliche Dateiformate beschreiben ein einzelnes Objekt. In diesem Beispiel beschreibe ich nun ein Bein: Fuß, Unterschenkel und Oberschenkel. Drei Teile, jeweils eine Datei. Wie dieses Elemente sich nun bewegen können (Animation) ist aber noch garnicht definiert. 

In einer USD-Z-Datei (das Z steht für das Datenkomprimierungsformat ZIP) befinden sich in diesem Beispiel also gleich drei Datenpakete (Fuß, Unterschenkel und Oberschenkel) und dazu die Beschreibung der Bewegung / Beweglichkeit. Also in Summe vier Datenpakete.

Außerdem kann durch eine Erweiterung des OpenUSD-Standards von Apple auch in dem Datenpaket die Programmierung (Interaktion) eingefügt werden: Stichwort "Digital Twin". Somit habe ich eine „programmierbare“ 3D-Datei. Wir von viSales sprechen da von Native-OpenUSD.

NVIDIA unterstützt mit seinem Omniverse-System auf Windows-Rechnern einen alternativen Ansatz für Interaktionen bei dem diese Programmierung in Zusatzdateien als Python-Skript abgelegt wird. In dem Fall sind also 2+ Dateien erforderlich für die Aufgabe. Wir von viSales sprechen da von Python-OpenUSD.

Simulationen (Digital Twins & Shadows) lassen sich auch via OpenUSD abbilden. Mehr dazu unter Digital Twins im Mittelstand.

Mythos 1: OpenUSD funktioniert nur mit NVIDIA-Grafikkarten

Fehlinformation, gut gestreut von NVIDIA, welche ja gern High-End-Grafikkarten verkaufen wollen. Wie oben erklärt läuft Python-OpenUSD nur im NVIDIA Omniverse - auf NVIDIA-Grafikkarten - aber viele 3D-Assets laufen auch direkt mit Pixar-Animationssoftware oder via Apple Augmented-Reality-Lösungen... sofern man bei der Bearbeitung und Export der Dateien darauf Wert legt!

Omniverse-Dienstleister verschweigen gern diese kleine Besonderheit ... Ein Schelm wer da an teuere Hardwareverkäufe und Lock-In-Effekte denken mag, was ja gern Apple vorgeworfen wird. Aber auch andere Marktteilnehmer gehen gern diesen Weg.

Ergänzung: Wer nun den Weg Nvidia-Omniverse + Apple Vision Pro als AR-Headset testen mag: Es ist wie bei Radio Eriwan, im Prinzip geht es. Demos in Besprechungsräumen oder Design-Offices sind aber keine Umgebungen, die überall anzutreffen sind. Es kann schnell bei zu großer Latenz zu ruckelnden AR-Objekten in der Brille kommen, denn die von Omniverse-Anbietern gefeierte "Pixelstreaming-Technologie" ist sehr latenzanfällig.

Der alternative Ansatz wäre "On-Device-Rendering", wie z.B. mit der Apple Vision Pro – was uns zu Mythos 2 führt...

Mythos 2: USDZ funktioniert nur im Apple-Ökosystem

Wie oben beschrieben gibt es viele Industrieunternehmen, die den OpenUSD-Standard (USDZ-Dateien) unterstützen. Was zu dem Irrglauben / Mythos 2 führt ist nicht USDZ, sondern ARQL (AR Quick Look), ein im Apple-Betriebssystem direkt integrierter Player von USDZ-Dateien, der ohne weitere Installation einer App funktioniert. Mehr dazu unter Was ist AR Quick Look? Auf der AVP heisst ARQL hingegen 3DQL, ist aber 1:1 die gleiche Technologie.

Eine solche gute Integration von 3D & AR kann bis heute Android im System leider nicht bieten. Google plant in den nächsten Jahren mit AndroidXR eine in kleinen Schritten vergleichbare Funktion zu integrieren. Bis aber auf einem aktuellen Android-Handy eine solche Betriebssystemfunktion vorhanden ist, wird noch eine Weile (Jahre) dauern.

Mythos 3: USDZ ist schlechter komprimiert als das alternative glTF-Format von Google**

Auch wenn auf einigen Websites aus dem glTF-Umfeld diese falsche, klar dem Marketing geschuldete Aussage zu lesen ist, ist es doch genau umgekehrt.

Kurze technische Erklärung dazu: glTF und viele weitere Datenformate basieren nur auf Polygonen, also vielen Dreiecken, zur Darstellung eines 3D-Objekts. USDZ kennt hingegen auch Vierecke und Vielecke, Basisformen (Kugel, Kegel, Würfel & Co) und können sogar als USD-Primitive beschrieben werden. 

Ein Beispiel dazu: Ein Würfel besteht aus sechs Seiten. Dazu muss ich bei vielen Datenformaten jede Seite mit zwei Dreiecken beschreiben. Jedes Dreieck hat DREI Datenpunkte / Ecken im 3D-Raum. Ergibt in Summe 6 x 2 x 3 = 36 Datenpunkte. OpenUSD kann hingegen einfach „Würfel, Höhe, Breite, Tiefe“ verarbeiten, lediglich vier Datenpunkte für ein „USD-Primitiv“, ganz ohne weitere Komprimierung, denn DIES ist die datensparsamste Art der Objektbeschreibung. Datensparsamkeit ist eines der obersten Gebote dieses Formats.

Um diese Polygon-Schwäche auszugleichen gibt es bei glTF tatsächlich Komprimierungsverfahren. Doch wozu Polygone / Dreiecke komprimieren, wenn ich direkt Vielecke oder USDZ-Primitive verwenden kann?

Die Wahrheit ist also: Es hängt von dem genauen Export bei jeder Datei ab. Wenn ein USDZ-File nicht die Vorteile ausnutzt, sondern z.B. von einem Web-Dienstleister zuerst als glTF/glb exportiert wird und draus dann via Automatik eine USDZ-Datei erzeugt wird, dann ist ein gewisser "Datensalat" vorprogrammiert.

**) Der glTF-Standard ist von der Khronos-Group, wird von Entwicklern jedoch als der Standard von Google bezeichnet. Auch ein Web-Mythos ...

Mythos 4: USDZ kann keine Interaktionen*, glTF hingegen schon

Auch dies ist eine klare Falschaussage: glb-Dateien (glTF-Standard) können von Haus aus keine Interaktionen, sondern zusätzliche Browser-Software-Lösungen erlauben es, einzelne glb-Elemente zu animieren, mit Interaktionen zu versehen und im Browser darzustellen. Läuft dann auf allen Geräten: Windows-PC, Mac, Android oder iOS, sofern diese Zusatz-Software vom Browser unterstützt wird.

Ich schreibe hier mit Absicht nur von Browser-AR. App-Lösungen sind ja eine ganze eigene Welt. Leider ist es aber ein großer Unterschied, ob ich auf einem Android-Handy nur ein statisches Objekt, zum Beispiel ein IKEA-Regal, ins Zimmer stellen möchte, oder ob ich ein Browser-AR-Produktkonfigurator umsetzen möchte. Dies geht technisch auch auf Android-glTF-Basis, jedoch hat für diesen Einsatzzweck (interaktive AR im Browser) ein US-Unternehmen ein Patent und wer somit echte interaktive AR-Anwendungen umgesetzt haben möchte - haben wir zum Beispiel für die Firma SIEMENS neben einer USDZ-Lösung umgesetzt - der muss monatliche Lizenzkosten zahlen. Bei Fragen dazu, bitte direkt bei mir melden - Danke!

Zur Wahrheit gehört auch: Bei USDZ-Dateien ist die Lage eine andere. Auf einem iPhone, iPad, Mac oder einer Apple Vision Pro kann eine einzige USDZ-Datei auf allen Geräten genutzt werden. Statisch, Animiert und Interaktiv, direkt in AR via AR Quick Look, ohne weitere App-Installation. Für Windows-PCs und Android-Handys muss zusätzlich eine glTF-Lösung erstellt werden. Diese Dateien zu erstellen ist aber oft ein einfacher Umwandlungsvorgang.

Mythos 5: USDZ ist ein Allzweck-3D-Format – für jede Anwendung die beste Wahl

Fast.

Es gibt Spezialthemen wie Building Information Modeling (BIM) mit eigenen Datenanforderungen. Die oben erwähnte AOUSD erarbeitet zur Zeit entsprechende Datenbeschreibungsergänzungen. D.h. in einer USDZ(= Zip)-Datei, also einem gezippten Ordner mit weiteren Daten, können neben den 3D-Daten für eine Darstellung z.B. auf dem iPhone auch weitere Daten enthalten sein. Der "Player auf dem Handy" (ARQL) ignoriert zunächst solche Daten und stellt das 3D-Objekt wie gewohnt da. Somit werden im Prinzip nicht mehrere Dateien für eine Aufgabe benötigt.

Selbst absolute technische Neuerungen im 3D-Bereich wie Gaussian Splats sind via OpenUSD / USDZ abgedeckt. Die neuen Personas (3D-Gesichter für Videocalls) bei einer Apple Vision Pro sind schon 4D-Gauss-Splats.

Wie immer gilt natürlich: Erst den genauen Bedarf klären. OpenUSD ist aber eine Art 3D-HTML für das Internet der Gegenwart und Zukunft. Mehr dazu: USDZ: So wichtig wie MP3 und HTML.

Mythos 6: USDZ‑Dateien sind verschlüsselt und können nicht extrahiert werden

Völlige Fehlinformation.

Fast jede heutige 3D-Software kann inzwischen USDZ-Dateien lesen und speichern. Eine Software, die kein USDZ kann, ist inzwischen die Ausnahme. Selbst eine lange am Markt befindliche Industrie-CAD-Software wie Siemens NX kann USDZ speichern, denn SIEMENS ist Teil der AOUSD.

Der OpenUSD-Standard umfasst im Kern diese drei (plus eins) Teilformate:

1. *.USDZ: Ein Zip-Container mit komprimierten Daten. Hinweis: *.usdz (Kleinbuchstaben) ist ein ZIP-Archiv mit allen benötigten Dateien: Es wird absichtlich keine ZIP-Kompression angewandt, weil die Inhalte selbst bereits komprimiert sind (png, jpeg, Audio, Binär-USD (USDC).
2. *.USDC: C steht hier für binäre Inhalte. Diese Datei muss mit einem kostenlosen Tool aus dem Internet erst in eine USDZ umgewandelt werden. Dies ist kein Hexenwerk, genauso einfach wie einen Ordner mit einigen Dateien in ein Zip zu packen / entpacken. Es kann sein, dass "mit Absicht" in so einer Datei einige Abschnitte (z.B. aus Geheimhaltungsgründen) nicht weiter verarbeitet werden können. Die im A wichtigste Eigenschaft von OpenUSD wird sogar von vielen in der AOUSD derzeit übersehen: Mehrschichtige Wiederverwendung von Daten.
3. *.USDA: A steht für ASCII, diese Datei kann mit der gleichen Software umgewandelt werden. Die Datei ist dann eine reine Textdatei, die mit jedem Texteditor editiert werden kann. Diesen Weg gehen wir immer wieder, um dann mit unseren eigenen Programmierwerkzeugen oder Open-Source-Tools die Dateien zu bearbeiten.
4. *.reality: Dies ist eine Apple-spezifische Ergänzung des Standards, der vermutlich zu dem Mythos führte. Wenn das Projekt zur Veröffentlichung fertig ist, kann man optional ein Apple-Tool nutzen, um eine USDZ-Datei in eine Reality-Datei umzuwandeln: Kompiliert & versiegelt für das Publishing. Diese Datei ist dann nicht mehr einsehbar oder gar nachträglich veränderbar.
   
   Die Gründe dafür liegen auf der Hand: So wie ein digital signiertes PDF nicht mehr verändert werden kann / soll, so soll eine Reality-Datei MIT ABSICHT nur noch BETRACHTET, aber nicht mehr im Detail eingesehen oder gar editiert werden können.
   
   Ein Schelm, wer daran denkt eine solche Datei einsehen zu wollen: So verhindern zum Beispiel einige unserer Kunden, dass Konstruktionsdaten "einfach so" ins Netz gestellt und ausgelesen werden können. #Industriespionage

Hier eine solche Reality-Datei als Beispiel: Sieht aus wie eine gewöhnliche OpenUSD-Datei, kann zwar mit Apple-Geräten betrachtet werden, jedoch nicht mehr editiert. Sie stammt aus meinem Artikel über unsere Non-NDA-Aerospace-Projekte: Next-Level Aerospace Pitch-Fallbeispiele. Dort als Video eingebunden.

Mitschnitt meines Vortrags am 25.11.2025 in Stuttgart im Rahmen der "XR-Tagung", circa 28 Minuten. Weitere Vorträge und Interviews auf YouTube.

Vorgeschichte: Testen eines KI-Browsers

ChatGPT stellte vor ein paar Tagen seinen eigenen KI-Browser ATLAS vor, und ich nahm mir den kurzen Moment für den Download und hatte dann einen Browser mit „Agentenfunktion“.

Erster Ego-Test: Wie gut wird mein Unternehmen viSales zum Thema AR in der Region gefunden? Platz zwei. Ok, der erste Platz wäre mir lieber … 

Zweiter Test, noch ohne Agentenmodus, in Vorbereitung für den heutigen Beitrag: "Nenn mir doch mal die Top-3-Mythen zu USDZ". Das Ergebnis stimmte mit meinen Erwartungen überein: Genug Fehlinformationen, um einen lesenswerten Drei-Mythen-Artikel zu verfassen.

Dann aktivierte ich den Agentenmodus und ließ eine Detailrecherche laufen. Was dabei raus kam, führte zu dem heutigen Sechs-Mythen-Artikel. So viele Fehlinformationen, mit Quellenangaben, da muss eine umfangreiche Klarstellung erfolgen.

Damit war klar: Bei so vielen Fehlinformationen, mit einer Veröffentlichung dieser Zeilen im kalten und dunklen November, muss es eine Akte-X-Anspielung – Alternative wäre Aktenzeichen XYZ-Ungelöst gewesen – als Titelbild geben. Titelmelodie bitte selbst Pfeifen!

Viele Grüße aus dem Velberter Homeoffice,

Gerhard Schröder

PS: Wir bieten zu dem ganzen OpenUSD-Thema, ebenso wie zu Apple (Vision Pro), Inhouse-Workshops an und setzen natürlich auch komplette Projekte im 3D- / AR- / VR-Bereich um. Wer mag, hier der Link zur Terminvereinbarung.