Bygg terräng i Houdini 17

I Houdini 17 introducerade SIDEFX några nya verktyg och förbättrade andra för att bredda utbudet av möjligheter för konstnärer som skapar helt processuella terränger eller lägger till detaljer till real-world-baserade modeller. Till exempel simulerar den förbättrade Erode-noden erosion på ett mer vetenskapligt troligt sätt och har många fler kontroller än tidigare. Huvudparametrarna för Heightfield-noder kan nu maskeras och det finns en omedelbar färgknapp som automatiskt sätter upp lämplig nod (er) för målning.

Att ta ett vetenskapligt tillvägagångssätt för våra CG Landscapes kommer alltid att hjälpa oss att uppnå bättre resultat, så det är därför vi inte bara går igenom de nya terrängfunktionerna, men också titta på några grundläggande vetenskapliga aspekter och utforska några nya metoder, som Vellum-verktyget för att simulera tektonisk kompression.

Ladda ner resurserna för denna handledning.

Läs också: Vår Granskning av Houdini 17 Banshee .

01. Lär dig grunderna

För att effektivt använda Houdinis Heightfield-system bör vi först lära oss sina grundläggande principer. När SIDEFX introducerade den här funktionen i version 16, som vanligt gjorde de en MasterClass-video (ovan). Jag rekommenderar detta för dem som inte är bekanta med grunderna.

I grund och botten består terrängmodulen i Houdini av en massa Sop-noder, var och en med Heightfield i sitt namn. De skapar en speciell typ av geometri: ett 2D-volymnät, vilket är mer som en 2D-bild med pixlar, men Houdini gör / visar den som en yta.

• Den bästa 3D-modelleringsprogrammet 2019

På samma sätt som hur DEM-filer lagrar höjddata lagrar varje pixel ett höjdvärde, och det driver den speciella ytplatsen uppåt med denna mängd, exakt hur förskjutningsteksturer fungerar. Dessa noder är utformade för arbetsflöden för terrängproduktion, så även om vi använder andra verktyg för landskap, är det det mest praktiska och mest effektiva sättet i många fall.

02. Förstå geologi

Att undersöka vetenskapen bakom jordens geologi är pivotal för att exakt simulera verkliga processer i en CG-miljö. Vid sin mest förenklade kan vi tänka på jorden som en stor flytande flytande och relativt mjukt, bara en droppe från universets perspektiv, med fast hud, som en druva. Ibland bryter huden på denna 12.750 km breda droppe i bitar, på samma sätt som huden på ytan av varm mjölk eller pudding tårar från varandra som det blir varmare och börjar koka.

Denna stelna magma hud, skorpan, är tunnare under oceanerna och bildar baslagren i landskapet och många geologiska processer. Några av dem krossas tillsammans med krafter av tektoniska rörelser. Dessa ursprungligen ignosösa stenar spricker, faller ifrån varandra, sönderdelas och ibland tusentals miles upphör och håller sig ihop igen, bildar sedimentär sten. Atmosfärens och vattenets väderförhållande mognar terrängen över tiden, vilket resulterar i olika former och texturer.

03. Ställ in en sandboxscene

Att lära sig genom lek är alltid ett bra sätt att bli bekant med ett CG-verktyg. Även om du har använt terrängverktyg innan är det värt att inrätta en sandboxscene med enkla geometrier och prova de nya verktygen och parametrarna i H17. Sätt några polygonprimitiver runt, som i den här bilden och införliva dem i ett Heightfield-system genom att för det första skapa en Heightfield-nod och sedan använda en Heightfield-projektkod, som stämplar geometrierna i höjden.

Nu kan vi börja gå igenom de olika höjderna noder och tillämpa dem på den här enkla scenen. Det är mycket lättare och okomplicerat att förstå effekterna av dessa noder än att använda godtyckliga och komplicerade former. Masternoden för erosionseffekterna är Heightfield Erode, som har uppdaterats i version 17 med nya funktioner och optimeringar.

04. Ta tag i noder

Vi kan dyka in i den här noden för att förstå hur det fungerar. När den automatiskt dyker in i en djupare nod, bör vi öka en nivå efter dykkommandot. Som vi kan se finns det de tre grundläggande erosionsnoderna i slutet av rörledningen, termisk, nederbörd och hydro. Det är värt att skapa dessa utanför detta sammanhang med samma ordning för att observera deras effekter.

Den termiska noden simulerar de mekaniska väderlekseffekterna av ytorna på en grundläggande nivå. I verkligheten finns det olika orsaker som leder till sönderdelning och upplösning av stenar: termisk expansion och sammandragning, frostkokning, tryckframställning (plåt), saltkristalltillväxt, biologisk aktivitet, nötning och så vidare. Dessa bryter klippan i mindre och mindre bitar och staplar upp i botten av lutningarna.

Utfällningsnoden skapar ett vattenskikt och sprider droppar på den. Dessa är inte avsedda att vara relaterade till regndroppar - de fröar simuleringen och lägger till variationer som kommer att göra erosionen mer ojämn.

Detta vattenskikt är nödvändigt för hydronoden, som innehåller nedgångsnoden inuti, den mest komplexa nedre noden av erosionssimuleringen.

05. Master orsak och effekt

Det vanliga första steget i terränggenerering - om det är avsett att vara fullt processuellt - är att lägga till ett slumpmässigt mönster på den tomma inledande ytan. I naturen finns det förmodligen inga slumpmässiga processer alls, eftersom allt beror på tidigare händelser. Således istället för att använda Heightfield-ljudnoden kan vi ställa in en mer fysiskt trovärdig massningsmodell med hjälp av den mångsidiga simuleringsfunktionerna hos Houdini.

Den största fördelen med Heightfields är dock att vi kan hantera större landskap med finare detaljer, jämfört med andra typer av geometri. Med hjälp av simuleringsnoder gör minnesfotavtryck ännu större än dessa geometrier själva, så vi borde alltid ta hand om hur mycket detaljer vi lägger i den här fasen. Senare borde vi lägga till ytterligare detaljer med höjder, som annars skulle vara för tungt.

06. Använd vellum tektonik

Vi kan faktiskt skapa detta steg i den verkliga världen med flera lager av tjock trasa. Om vi ​​lägger ett lager av något våt sand eller finare kornat pulver som gips ovanpå, börjar du krossa tyget, vi kan observera hur det övre pulverskiktet beter sig. Jag rekommenderar att du gör praktiska experiment - även leker med sanden och vattnet på stranden - som det ger oss taktila upplevelser som inte är ouppnåliga inom 3D-programvara.

För liknande effekter kan vi använda en vellumduksimulering i Houdini. I den här scenen finns tre lager tjockdukgeometri ovanpå varandra. Under dem finns det två polykubes, och var och en moduleras av en fjällbindningsnod för ojämna ytor. Jag animerade dem med en stängning och skjuvning rörelse för att simulera tektoniska plattor. De är anslutna till Vellums statiska geometriinmatning. Jag använde vellum drape istället för vellumsolvernoden för simulering, eftersom den uppträder mer som den nya erosionsnoden som det finns ett frysningsram alternativ i den.

I denna nod är den statiska friktionen inställd på ett lågt värde som 0,1; I naturen med sådana skalor tenderar allt att uppträda vätska och hala, bara mycket långsamt i förhållande till mänskliga tidsplaner. Emellertid rekommenderas de dynamiska friktionskalorna uppsättning på motsatsen, över 1, som 3-4, för att få tillräckligt med friktion mellan tyget och tektoniska plattorna, och de kan bilda rynkor. Jag använde relativt höga dämpningsvärden för att övervinna exploderande beteenden, och det viktigaste är att slå på alla plasticitetsalternativ eftersom de är "minneseffekter" av tygsimuleringen: de kommer att hålla rynkorna och förhindra att de utplattar under simuleringen .

Jag började med ett lager av tyg, eftersom det är lättare och snabbare att spela med parametrarna, men duplicerade dem sedan ovanpå varandra med små roterande skillnader för att minska eventuella nätupplösningsinterferenser under simuleringen. Att använda flera lager gör simuleringen mer lik naturliga processer, som vanligtvis finns det olika bergskikt ovanpå varandra. Detta är också nödvändigt för att tillsätta tillräckligt med tjocklek till simuleringen, eftersom en tyg med samma tjocklek kan sänka simuleringen avsevärt.

07. Importera dem

Det andra sättet att få en mer realistisk massationsmodell är att importera verkliga data. Om vi ​​har en DEM-fil kan vi direkt använda Heightfield-filen för import. Med standardinställningarna kommer den att hålla den ursprungliga upplösningen av DEM-filen, som kan vara enorm, så det rekommenderas att en intressant del för experiment och sedan använda hela området bara ibland. Det är en bra idé att ställa verkliga skalor här eftersom simuleringsnoderna behöver det.

08. Använd kartbox-noden

Jag rekommenderar att du installerar spelverktygen för Houdini, eftersom det har verktyg som kan vara användbara för terrängarbete. Kanske är den mest intressanta Mapbox-noden som gör det möjligt för oss att direkt bläddra i jorden inuti Houdini, då kan vi välja ett visst område och ladda ner höjdmodellen och den satellitfototexture av den. Den har ett höjdfältutgång, så hela planeten är i våra händer.

09. Använd erosionsnoden

Låt oss använda Erode-noden på ett riktigt berg. Denna höjddata är från Alaska, runt den blå sjön reservoaren som har ett trevligt bergigt landskap. Som vi kan se, genom att bara använda standardinställningarna kan vi uppnå ganska realistiska resultat - de har förbättrat denna nod i många aspekter. Det finns en ny frysning i rambrytaren, så efter att vi är nöjda med resultatet kan vi kryssa det, men det är också bra att prova effekterna av de olika parametrarna interaktivt. Beskära en mindre men relevant del av terrängen och kryssa det, ställ sedan den till ett lågt antal som 5 och spela med parametrarna. Du kan se att den uppdaterar mer eller mindre interaktivt, men vissa simuleringar inuti uppdateras inte bra, så du borde slå återställningssimuleringen varje gång för fullständig feedback.

Att beskriva de nya funktionerna i den här noden är långt bortom gränserna för den här handledningen, så jag rekommenderar hellre den andra delen av den officiella H17 Terrain Masterclass-video (ovan), som handlar om de nya funktionerna i terrängverktygen.

10. Utforska Bedrock Tab

I dokumentationen finns det fortfarande brist på information om Bedrock-fliken, men det är värt att använda den här funktionen om målet är att inkludera någon form av 3d rockskiktstruktur i simuleringen. Vi kan injicera ett sekundärt höjdfält i den andra ingången på Erode-noden, som definierar en "förhistorisk" struktur i landskapet i det här fallet. Vi kan enkelt uppnå strataffekter genom att slå på Justera eroderbarhet av Strata.

Stratordjupet definierar djupet på rampredigeringens horisontella axel, i förhållande till berggrundskiktets höjd. Ett negativt värde inverterar hela saken och sätter Strata ovanför detta lager. Som du kan se i den här skärmdumpen använde jag en förvrängning av ljudnoden för att få ytorna på Strata ojämn och roterade också geometrin, så det skär landskapet på en grund lutningsvinkel. I rampredigeraren kan vi lägga till Strata genom att definiera den relativa hårdheten hos berggrunden i djupet, var och en med olika erodbarhetsband. Avstängning av klämma vid Strata gränser slingrar detta mönster, så oavsett erosionsdjup kommer vi att få repetitiva vertikala mönster efter att ha nått rampens ände.

Den enda nedslående sidan av den här funktionen är begränsningen av höjden, som om vi observerar dessa fenomen i verkligheten, särskilt på djärva klippor, har Strata starka lättnadsmönster som vi inte kan uppnå med höjder. Omvandling av dessa delar till Polygon eller VDB SDF tillåter dock oss att lägga till dessa detaljer.

Den "justeringshöjden med berggrundbyte" -brytaren ska förbli av för denna typ av effekt, men annars tillåter vi oss att använda ett animerat berggrundlager som uppdaterar ingången för den här noden vid varje ram.

11. Förvränga av lager

Låt oss slutligen prata om den här noden, eftersom det är helt nytt i H17. Den har två ingångar. Den första ingången är vanlig, för själva geometrin. Den andra kan innehålla riktningsskiktet för förvrängningen, som liknar hur dessa typer av noder fungerar i en nodbaserad COMP-programvara.

Denna artikel publicerades ursprungligen i utgåva 243 av 3d värld , världens bästsäljande tidning för CG-artister. Köp nummer 243 här eller Prenumerera på 3D-världen här .

Relaterade artiklar:

• Kolla in dessa otroligt realistiska porträtt
• 15 Top Houdini Tips
• Odla växter i houdini